DE2729814C2

DE2729814C2 - Vorrichtung für einen Kernreaktor zur Hemmung der Brennelement-Längsbewegung innerhalb des Reaktorkerns

Info

Publication number: DE2729814C2
Application number: DE2729814A
Authority: DE
Inventors: Felix S. Lynchburg Va. Jabsen
Original assignee: Babcock and Wilcox Co
Current assignee: Babcock and Wilcox Co
Priority date: 1976-09-24
Filing date: 1977-07-01
Publication date: 1981-11-19
Also published as: DE2760137C1; JPS5734915B2; JPS56117186A; BE855175A; GB1564651A; ES460254A1; IT1083755B; US4072564A; GB1564652A; DE2729814A1; CA1067216A; JPS5340182A; JPS6137592B2; IL52054A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für einen Kernreaktor zur Hemmung der Brennelement-Längsbewegung innerhalb des Reaktorkerns, mit einer Brennelement-Tragplatte, die mit Abstand von der Reaktorkern-Kühlmittelaustrittseite, und einer Brennelement-Tragplatte, die mit Abstand von der Reaktorkern-Kühlmitteleintrittseite des Brennelements angeordnet sind, wobei das Brennelement eine Anzahl Brennstäbe mit Längsachsen aufweist, die im wesentlichen parallel zur Richtung des Reaktorkem-Kühimittelflusses liegen.

Bei einer solchen Vorrichtung gemäß einem älteren Vorschlag (DE-Patent 25 42 757) wird der hydrodynamischen Kraft des Druckwassers, die danach trachtet, das Brennelement in Längsrichtung seiner Brennstäbe von der Tragplatte an der Kühlmitteleintrittseite anzuheben, dadurch entgegengewirkt, daß zwischen der austrittsseitigen Tragplatte und dem Brennelement Federelemente angeordnet werden, die das Brennelement zurückdrücken.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, unabhängig von einer derartigen, federnden Hemmung der Brennelement-Längsbewegung, ggf. zusätzlich zu einer solchen, eine Vorrichtung der eingangs genannten Bauart zu schaffen, die eine Art Verriegelung des Brennelements ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein an der Austrittseite des Brennelements in Längsrichtung der Brennstäbe verschiebbar gelagertes Schubstück zur Zusammenarbeit mit der austrittsseitigen Tragplatte, durch mit dem Schubsiück gekoppelte und von diesem betätigbare Sperriegel, die in Abstand von der eintrittsseitigen Tragplatte im Brennelement angeordnet sind, und durch an der eintrittsseitigen Tragplatte vorgesehene Verriegelungsöffnungen für den Eingriff der Sperriegel, wobei im Betriebszustand die Sperriegel sich im Eingriff mit den Verriegelungsöffnungen befinden.

Durch den Eingriff der Sperriegel in die Verriegelungsöffnungen im Betriebszustand wird das Brennelement zuverlässig an der an der Eintrittseite des Brennelements vorgesehenen Tragplatte verriegelt, so daß das Druckwasser eine Längsbewegung des Brennelements in Richtung auf die am Austritt des Brennelements angeordnete Tragplatte nicht mehr hervorrufen kann.

Vorteilhaft besteht dabei die Koppelung zwischen dem Schubstück und den Sperriegeln aus einem gegenüber den Brennstäben vorstehenden und einerseits mit dem Schubstück und andererseits mit einer Feder verbundenen Rohr, welche Feder mit den Sperriegeln zusammenarbeitet und mittels welcher die Sperriegel in Abhängigkeit von der Bewegung des Brennelements in die Verriegelungsöffnungen einrastbar sind. Diüse Ausgestaltung hat den Vorteil, daß das den Reaktorkern bzw. das Brennelement durchströmende Druckwasser kaum einen erhöhten Durchflußwiderstand findet und somit die Vorrichtung gemäß der Erfindung die Funktion des Druckwassers als Kühlmittel nicht beeinträchtigt.

Das Verriegeln und Entriegeln des Brennelements an der eintrittsseitigen Tragplatte geschieht dabei in Abhängigkeit von der Bewegung des verschiebbar gelagerten Schubstücks unter dem Einfluß des Gewichts der austrittsseitigen Tragplatte, d. h., das auf die eintrittsseitige Tragplatte aufgesetzte Brennelement wird erst durch Aufsetzen der austrittsseitigen Tragplatte auf das verschiebbar gelagerte Schubstück an der eintrittsseitigen Tragplatte verriegelt. Daraus folgt der wesentliche Vorteil, daß nach einem Verbrauch der spaltbaren Stoffe innerhalb des Brennelements ein Auswechseln dieses verbrauchten Brennelements besonders einfach ist, es braucht lediglich die austrittsseitige Tragplatte angehoben zu werden, wobei selbsttätig das Entriegeln des Brennelements aus dem Eingriff mit der eintrittsseitigen Tragplatte erfolgt, woraufhin das verbrauchte Brennelement einfach abgehoben und durch ein neues, unverbrauchtes Brennelement ersetzt werden kann. Nach dem anschließenden Aufsetzen der austrittsseitigen Tragplatte auf das Schubstück erfolgt wieder das Verriegeln, so daß bei dem anschließenden Kühlmittel bzw. Druckwasserdurchfluß keine Längsbewegung des Brennelements gegenüber der stationären, eintrittsseitigen Tragplatte mehr auftreten kann.

Die Erfindung ist im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Vorderansicht einer Vorrichtung gemäß der Erfindung im Schnitt,

Fig. 2 einen Teil der in Fig. 1 dargestellten

fas Vorrichtung in entriegelter Stellung.

Aus Fig. 1 geht ein Brennelement 37 hervor, dessen Iu gezeigte Brennstäbe parallel zur Längsachse 41

angeordnet sind. Die Strömungsrichtung des Reaktor-

kern-Kuhlmittels, nämlich Hochtemperatur-Druckwasser, verläuft in Pfeilrichtung 75 parallel zur Längsachse 41.

Die auf das Brennelement 37 durch das hindurchströmende Kühlmittel ausgeübten hydrodynamischen Kräfte trachten danach, das Brennelement 37 in Richtung des Pfeils 75 bzw. in Richtung auf eine gelochte, austrittsseitige Brennelement-Tragplatte 15 zu bewegen, die quer zur Längsachse 41 angeordnet ist. Diese austrittsseitige Tragplatte 15 besitzt Bohrungen, durch die das aus dem Brennelement 37 austretende, erwärmte Kühlmittel hindurchströmt. Ferner sind auf der dem Brennelement 37 zugewandten Seite dieser Tragplatte 15 ein Paar in Abstand voneinander angeordnete Konsolen 35, 36 vorgesehen, die in Richtung auf das Brenneiement 37 vorstehen. Das Brennelement 37 besitzt ein Endstück 40 für den Kühlmittelaustritt, in welchem ein Paar Schlitze 42, 43 in Längsrichtung ausgebildet sind, und zwar in zwei einander gegenüberliegenden Wänden dieses Endstücks 40. Da_ Endstück 40 sitzt wiederum auf einer austrittsseitigen Grundplatte 50 des Brennelements 37 auf.

In den Schlitzen 42 und 43, somit an der Austrittseite des Brennelements 37, ist in Längsrichtung der nicht gezeigten Brennstäbe ein Schubstück 44 verschiebbar gelagert, das sich quer zur Längsachse 41 erstreckt und mit der austrittsseitigen Tragplatte über die Konsolen 35 und 36 zusammenarbeitet. Diese Anschlagplatte 44 ist durch eine Mutter 45 an einem im wesentlichen konzentrischen Rohr 46 befestigt, das in F i g. 1 nach unten durch das Brennstabbündel des Brennelements 37 verläuft und dabei in entsprechenden Durchbrechungen 47 der Grundplatte 50 einerseits und in einer entsprechenden Durchbrechung 51 einer das Brennelement 37 auf der Unterseite entsprechend quer abgrenzenden Grundplatte 52 gleitbar geführt ist. Das Brennelement 37 weist auch an seinem unteren Ende ein Endstück 53 auf, welches einer unteren, eintrittsseitigen Brennelement-Tragplatte 54 benachbart ist. Das nach unten vorstehende Ende des Rohrs 46 weist eine Büchse 55 auf, mittels deren das Rohr 46 über eine Feder 56, die quer zur Längsachse 41 des Rohrs 46 angeordnet ist, mit Sperriegeln 57, 60 in Verbindung steht, die in Verriegelungsöffnungen 71,72 eingreifen können, die an Konsolen 67 und 70 vorgesehen sind, die mit der eintrittsseitigen Brennelement-Tragplatte 54 fest verbunden sind. Die Enden der Feder 56 sind dabei an den vorzugsweise zylindrischen Sperriegeln 57, 60 durch Stifte 61,62 befestigt Die Fnden der Feder 56 haben auf diese Weise eine gewisse Freiheit zur Bewegung in bezug auf die Sperriegel 57, 60 in der Ebene der Zeichnung.

Die Sperriegel 57,60 besitzen jeweils flache Schultern 63,64, die an den den Stiften 61,62 gegenüberliegenden, freien Enden der Sperriegel 57, 60 ausgebildet sind. Diese Schultern 63, 64 begrenzen die Eingriffstiefe der Sperriegel 57, 60 in die Verriegelungsöffnungen 71, 72 an den Konsolen 67,70.

Im übrigen sind die Sperriegel 57, 60 in zylindrischen Büchsen geführt, die einander gegenüberliegend im Endstück 53 fest angeordnet sind.

Wird nun ein Brennelement 37 in den Reaktor eingebracht und mit seinem unteren Ende bzw. dem Endstück 53 in der in F i g. 2 gezeigten Weise zwischen die Konsolen 67 und 70 auf der eintrittsseitigen Tragplatte 54 aufgesetzt, dann nimmt die Biegefeder 56 die in F i g. 2 gezeigte, entspannte Lage ein, in welcher sich die Sperriegel 57 und 60 zwangsläufig in der gezeigten, zurückgezogenen Stellung befinden, se daß sich das Endstück 53 ohne Schwierigkeiten zwischen die Konsolen 57 und 79 einfügen läßt. Wird im Anschluß daran gemäß Fig. 1 die austrittsseitige Tragplatte 15 aufgesetzt, dann bewegen deren Konsolen 35 und 36 die Schubplatte 44 in Pfeilrichtung 76 nach unten, so daß sowohl die Scnubplaite als auch das Rohr 46 und die Feder 56 die in Fig. 1 gezeigte Lage einnehmen, in welcher die Feder 58 gespannt ist und die Sperriegel 57 und 60 in die in F i g. 1 gezeigte Lage verschoben hat, in welcher die Sperriegel 57 und 60 in die Verriegelungsöffnungen 71 und 72 eingreifen und das Brennelement 37 fest mit der eintrittsseitigen Tragplatte 54 verriegeln, so daß die von dem Kühlmittel bzw. dem Druckwasser ausgeübten Kräfie in Richtung des Pfeils 75 keine Verschiebung br.w. Verlagerung des Brennelements 37 bewirken können.

Soll das Brennelement 37 ausgewechselt werden, dann wird einfach die austrittsseitige Brennelement-Tragplatte 15 abgehoben, woraufhin die Feder 56 wieder ihre entspannte, gebogene Lage gemäß Fig. 2 einnehmen kann, in welcher die Sperriegel 57 und 60 vollständig in die Büchsen 65 und 66 zurückgezogen sind und die Konsolen 67 und 70 und damit die eintrittsseitige Brennelement-Tragplatte 54 freigeben.

Hiei-zu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung für einen Kernreaktor zur Hemmung der Brennelement-Längsbewegung innerhalb des Reaktorkerns, mit einer Brennelement-Tragplatte, die mit Abstand von der Reaktorkern-Kühlmittelaustrittseite, und einer Brennelement-Tragplatte, die mit Abstand von der Reaktorkern-Kühlmitteleintrittseite des Brennelements angeordnet sind, wobei das Brennelement eine Anzahl Brennstäbe mit Längsachsen aufweist, die im wesentlichen parallel zur Richtung des Reaktorkern-Kühlmittelflusses liegen, gekennzeichnet durch ein an der Austrittseite des Brennelements (37) in Längsrichtung der Brennstäbe verschiebbar gelagertes Schubstück (44) zur Zusammenarbeit mit der austrittseitigen Tragplatte (15), durch mit dem Schubstück (44) gekoppelte und von diesem betptigbare Sperriegel (57, 60) die in Abstand von der eintrittseitigen Tragplatte (54) im Brennelement (37) angeordnet sind, und durch an der eintrittseitigen Tragplatte (54) vorgesehene Verriegelungsöffnungen (71, 72) für den Eingriff der Sperriegel (57, 60), wobei im Betriebszustand die Sperriegel (57, 60) sich im Eingriff mit den Verriegelungsöffnungen (71, 72) befinden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelung zwischen dem Schubstück (44) und den Sperriegeln (57, 60) aus einem gegenüber den Brennstäben vorstehenden und einerseits mit dem Schubstück (44) und andererseits mit einer Feder (56) verbundenen Rohr (46) besteht, die mit den Sperriegeln (57, 60) zusammenarbeitet und mittels welcher die Sperriegel (57, 60) in Abhängigkeit von der Bewegung des Brennelements (37) in die Verriegelungsöffnungen (71, 72) einrastbar sind.